JPH03102892A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイオードブリッジ、インバーター等に代表さ
れる大電流・高発熱を扱うパワーモジュール用絶線基板
の特に大電流用回路パターンの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来ようパワーモジュールに用いる大電流用回路の形成
方法としては、■あらかじめ金属箔若し〈は金属板をプ
レス又はエツチングにより加工して形成したそれぞれの
回路パターンを絶線基板上に接合又は接着する（以下パ
ターン搭載法という）方法と■あらかじめ絶線基板上に
全面に渡って金属箔若しくは金属板を接合又は接着して
おき、その上にエツチングレジストを回路パターン状に
印刷し、それをエツチングする（以下エツチング法とい
う）方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このパターン塔載法は、回路相互の位置関係を決定する
ために、あらかじめ銅製の回路パターンの１つ１つを石
膏、エポキシ樹脂及び金属等の材質で作られた型にはめ
込み、それを絶線基板上に転写する方法である。従って
、塔載に手間がかかｂＳｌた取扱いが極めてデリケート
で振動などによシ回路パターンが動くことがあシ、位置
ずれを皆無に出来ないことや、半田流れ防止用の細かい
スリット付パターンに対応できないこと、更には量産化
が難しい等の大きな問題点を抱えていた。

一方、エツチング法は複雑な回路パターンに対応出来る
利点はあるが、大電流を対象とする回路パｌ一ンに用い
られている金属箔又は金属板は、通常のプリント配線板
に用いられる銅箔の厚みの約１０倍の厚みを有するため
、エツチング時間が長くなシ、１たエツチングファクタ
ーの低い系では回路パターンの断面形状が台形に形成さ
れるため、エツチングに特別な技術が必要であった。

接合剤の面からこのエツチング法を考えた場合、アルミ
ナや窒化アルなニウムなとのセラ宅ツク基板を対象とし
た活性金属による接合方法では、例えば表面のみが酸化
銅となっている銅箔を用いてアルミナ面を金属化処理さ
れたいわゆるＤＢＣ’接合法＜＊開昭５９−１　２１　
１　７５号公報）と異なり、接合剤そのものに導電性が
あるため、基板と金属箔との接合の際に接合剤をパター
ン状に印刷し、更に接合後、エツチングレジストをパタ
ーン状に印刷する必要があった。この際接合剤の位置と
回路パターン用のレジストの位置を一致させる必要があ
シ、レジスト印刷時に接合剤のパターンが金属箔の下に
なって見えないため、位置合せが困難であった。

本発明は、かかる欠点を解決するものであう、絶線基板
に固着する回路パターンの周囲をあらかじめ薄肉とする
ことによシ、その後の金属箔の溶解除去が短時間で容易
にでき、回路パターンの精度が向上できるので、大電流
用回路基板としての機能を十分備え、しかも量産性にす
ぐれた両方を兼ね備えた回路基板の製造方法を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、回路パターン周囲にあらかじめ薄肉
部を設けるか、又は該薄肉部の一部を貫通させた金属箔
と絶線基板とを固着剤を介して張り合せて回路パターン
を固着させた後、前記固着本発明に用いられる金属箔と
は、通常金属板と言われる肉厚の厚さが太きいものも含
むものであシ、例えば銅、鉄、ニッケル、アルミニウム
、真ちゅう及びステンレス等の金属であシ、合金又は異
種金属の積層されたものであっても良く、厚みは限定す
るものではないが０．１〜１　．Ｏ　ｔＩ１ｍ好ましく
は０．２〜口．５朋が用いられる。１たこれらの金属箔
はあらかじめ異種の金属によりメッキされていてもよく
、例えば半導体の搭載後ワイヤーボンデイングを容易に
するため、Ｎ１メッキや金メッキ等をあらかじめ施した
銅箔であってもよい。

次に金属箔に回路パターンを付ける際の金属箔の大きさ
は、後工程で重ね合わせる絶線基板と同じ大きさとする
か、又はその複数個分を同時に作成するものでもよい。

金属箔に設けられる回路パターンは、不要部分の金属箔
部分（非回路パターン部分）とを容易に切り離しができ
るように回路パターン周囲全体が薄肉部よシ構成される
（第２図参照）が、回路パターン周囲の一部が不要部分
である金属箔部分と薄肉部で連結し、残りの部分は貫通
されていることによシ構成されている（第１図参照）の
いずれの方法でもよい。

１た第１図及び第２図に示した薄肉部は、例えば第５図
に示したような形状であ９、回路パターン周囲の片面又
は両面に設けることができ、その肉厚は回路パターンと
なる肉厚の３０多以下、好１しくは１口％以下さらに使
用する金属箔の肉厚の範囲が好筐しい。このような薄肉
部の形成は、化学エツチング法による溶解、セーパー　
エンドミル等の機械加工及びプレス加工によって作成す
ることができる。

筐た本発明に用いる金属箔は、第１図に示すような回路
パターン周囲の貫通部分、回路パターン以外の金属箔の
切り欠き又は窓を一定の場所に付け、これを利用するこ
とによシ、絶線基板との位置合せを有利に進めることが
できる。更に回路パターンの一部は、曲げ加工すること
によシ絶線基板に非固着の状態とすることもできる。

本発明に用いる金属箔の回路パターン上に塗布するレジ
ストとしては、紫外線硬化型レジストが作業性の点では
好１しいが、熱乾燥型レジストな使用してもよい。渣た
塗布方法としては、ロールコーター、スクリーン印刷及
びその他の印刷法でもよく、好１しくはロールコーター
である。

次に本発明に用いる金属箔を溶解する化学エツチング法
は、金属箔の種類によって適するエツチング剤が異なる
が、金属箔が例えば銅の場合には塩化第２鉄、塩化第２
銅、アルカリエツチャント、硫酸／過酸化水素等の一般
にプリント配線板として使用している銅のエツチング剤
を用いることが出来る。

エツチングレジストの剥離には使用したレジストに専用
の剥離剤例えば溶剤系剥離剤ではクロロセンやトリクレ
ンを、水溶液系剥離剤では希アルカリ水溶液を用いるこ
とが出来る。

更に金属箔が銅の様に酸化性の金属の場合には最終工程
としてＮｉメツキを行って半導体と回路パターンとのワ
イヤボンデイング性を付与すると共に酸化による半田濡
れ性の低下を防止することが出来る。

本発明に用いる絶線基板としては、アルミナ、シリコ ンカーバイド、窒化アルくニウム、ベリた樹脂基板や、
アルミニウム、鉄、銅、ステンレス等の金属板にエポキ
シ、シリコーン、ポリイミドなどの樹脂系絶線層を設け
た絶線金属基収及び絶線層としてガラス、アルミナなど
の無機絶線層を設けたホウロウ基板や溶射基板などがあ
る。

筐た本発明に用いられる固着剤としては接合剤又は接着
剤で示されるものであシ、絶線基板表面がセラミックス
やガラスである場合には、銀ロウやガラスを接合剤とし
て用い、これらが溶着するのに必要な温度筐で加熱して
実施することが出来る。銀ロウとしてはＡｇ，　Ｃｕ，
　Ｔｉ、Ｚｒ等を含む活性金属箔（例えば特開昭５８−
１　４０３８１号公報）や活性金属粉ペースト（例えば
特開昭５６−１６３０９３号公報）が用しられる。

またガラスとしてはＢを含む低融点ガラスフリット等を
用いることが出来る。また、絶線基板表面がアルミナ、
窒化アルミニウムで、金属箔が銅である場合には直接、
酸化銅とアルミナより反応で接合層を生成させるいわゆ
るＤＢＣ法（例えば特開昭５９−１　２１　１　７５号
公報′）による接合を行なわせることも出来る。

さらに絶線基板表面がエポキシ、シリコーン、ポリイミ
ドなどの樹脂である場合には、エポキシ系、ウレタン系
、アクリル系又はシリコーン系などの樹脂系接着剤を用
いることが出来る。またエポキシ樹脂などの絶線基板表
面は半硬化（いわゆるＢステージ）状態のものを加熱加
圧によｉ）接着させることも可能である。

さらに固着剤が絶線物の場合には、絶線基板及び金属箔
の全面に塗布して使用することもできるが、固着剤が活
性金属箔又は活性金属粉ペーストの様な導電性で、しか
も塗布後エツチング処理で除去し難い場合には絶線基板
及び金属箔の回路パターン部分のみに塗布する必要があ
る。

本発明の回路基板の製造方法は、前記した回路パターン
付金属箔と前記の絶線基板を準備し、絶線基板に回路パ
ターンが固着するように固着剤を回路パターン部分又は
該回路パターン相当部分の絶線基板上に塗布し、金属箔
を絶線基板に位置ぎめをして張シ合わせて固着させる。

次に回路パターンが絶線基板に固着した後、固着状態が
第１図又は第２図に示す金属箔５の底面６側が絶線基板
と固着されている場合には、上面７の薄肉部２を除く非
回路パターン１及び回路パターン４の部分にレジストを
塗工・硬化させた後に金属箔５に相応したエンチング剤
で不要部分（薄肉部２）を溶解して除去し、さらにレジ
ストを剥離して回路付基板を作ることができる。

一方固着状態が第１図又は第２図に示す金属箔５の上面
７側が絶線基板と固着されている場合には、レゾスト工
程を行うことなく金属箔５に相応したエツチング剤で金
属箔５の底面６を全面回路パターン４が個々に独立する
１で溶解することにより回路付基板を作ることができる
。

〔実施例〕

以下実施例を挙げて更に具体的に本発明を説明する。

実施例１ 金属箔として外形サイズが５．０　８−ｓｔ角で第１図
？ｍとした回路パターン付銅箔と、絶線基板として外形
サイズが金属箔と同じで厚みが０．６３５　ｍｍの窒化
アルミニウム基板とを用いて、該窒化アルミニウム基板
の両面に銀６５重量肇、銅２５重量％、ＴｉＨ２　１　
０重量多よりなる銀ロウペーストを回路パターンと同一
形状となるように７■／ｃ！ｎ２の量でスクリーン印刷
した上に、金属箔５の底面６を位置決めして重ね合わせ
た後、真空下で９００００１１時間加熱処理して回路パ
ターン４を接合させた。

なか回路パターンはあらかじめ銅箔が８５０°Ｃで接合
されるものとして温度による銅箔及び窒化アル■ニウム
基板の伸びを考慮してスクリーン印刷した。

次に接合した銅箔付窒化アルミニウム基板は、薄肉部を
除く部分にロールコーターで紫外線硬化型レジストを形
成し、紫外線を照射して前記レジストを硬化させた。更
にとの銅箔付窒化アルミニウム基板は、塩化第２鉄液で
エツチングしてレジストの無い薄肉部を切断し、非回路
パターン部分を取シ除いて、その後希アルカリ水溶液で
レジストを剥離し第１図に示す回路パターンを４個持つ
回路付窒化アルミニウム基板を得た。

実施例２ 金属箔として外形サイズが５．０８ｓｓｃ角で第２図に
示す回路パターン４部分が３００μｍ１薄肉部２部分を
エツチング法で１００μ扉とした回路パターン付銅箔と
、絶線基板としてアルミナ基板を用いた以外は、実施例
１と同様の操作を行い第２図に示す回路パターンを持つ
回路付アルミナ基板を得た。

アルミニウム基板の片面にアルミナ８０重量多を含むエ
ポキシ樹脂を８０μｍの厚みで塗布した絶線層付アルミ
ニウム基板とを用いて、該基板の絶線層上に回路パター
ンと同一形状となるようにエポキシ系樹脂接着剤（主剤
：電気化学工業■製、商品名「デンカラムダイトＣ−１
２０」、硬化剤：Ｈ−８）を５　ｍ９７　ｃｍ２の量で
スクリーン印刷した上に、前記金属箔の底面を位置決め
して重ね合せた後、空気中で１時間加熱処理して回路７
Ｎｏターンを接着させた。

次に接着した銅箔付アルミニウム基板は、以下実施例１
と同様の操作を行い大電流用回路／ぐターンを持つアル
ミニウム基板を得た。

実施例４ エポキシ系樹脂接着剤を第１図に示す金属箔５の回路パ
ターン４相当の底面６に印刷した以外は、実施例ろと同
様の操作を行い回路ノ々ターンを持つアルミニウム基板
を得た。

実施例５ 金属箔として外形サイズ５．０８ｕａ角で第２図に示す
回路パターン４部分が４００μｍ，薄肉部２部分をエツ
チング法で１００μｍとした回路パターン付銅箔と、金
属箔と外形サイズが同じで厚みが０−６３５ｍｍの窒化
アルミニウムとを用いて、該窒化アルミニウム基板の両
面に銀６５重８％、銅２５重量％、’ｒｉＨ２１　０重
量予よりなる銀ロウペーストを回路パターンと同一形状
となるように７■／ｃ！ＩＩ２の量でスクリーン印刷し
た上に、金属箔５の上面７の部分を位置決めして重ね合
わせた後、真空下で９０口’Ｃ，１時間加熱処理して回
路パターンを接合させた。

な釦回路パターンはあらかじめ銅箔が８５０９Ｃで接合
されるものとして温度にょる銅箔及び窒化アルミニウム
基板の伸びを考慮してスクリーン印刷した。次に接合し
た銅箔付窒化アルミニウム基板は、紫外線硬化型レジス
トを形成することなく塩化第２鉄の溶液で約１００μ爪
銅箔面を全面エツチングして不要の部分を溶解し、厚さ
３００μ扉の独立した回路パターンを４個持つ回路付窒
化アルミニウム基板を得た。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明による大電流回
路基板の製造方法は、絶線基板に固着する回路パターン
周囲の分離する部分をあらかじめ薄肉とすることにより
、金属箔の溶解が短時間で処理でき、従来のように回路
パターンが台形になったり、幅が極端に狭くなるような
部分が無くなるので、回路パターン精度が向上し、目的
とする定格電流を安定して通すことができる。渣た基板
にあらかじめ目印を付けることができるので、基板に固
着する際の金属箔のずれがなく、１た回路パターンを個
々に設置しないので、回路パターン間の位置ずれもなく
、複雑な回路パターンに対応できるだけでなく、量産に
も適したものであり、筐たレゾストを使用しない製造方
法に釦いては、工程の簡略化も相俟ってその工業的価値
は極めて大きい特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）と第２図（ａ）及び（ｂ）とは
、本発明の金属箔に相当する実施例の平面図とＡ　−　
Ａ’断面図である。 渣た第３図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の金属箔薄肉部に
相当する具体例の側面断面図である。 符号 １・・・非回路パターン ２・・・薄肉部 ３・・・貫通部 ４・・・回路パターン ５・・・金属箔 ６・・・底面 ７・・・上面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回路パターン周囲にあらかじめ薄肉部を設けるか、又
   は該薄肉部の一部を貫通させた金属箔と絶線基板とを固
   着剤を介して張り合せて回路パターンを固着させた後、
   前記固着させた回路パターン以外の金属箔を化学エツチ
   ング法で溶解して除去することを特徴とする回路基板の
   製造方法。